海洋牧场生境中生物群落的时空异质性与跨域生态网络研究：对渔业资源保护的启示

针对海洋牧场生境变化导致的生物资源与群落结构变异问题，研究人员通过野外调查与多元统计分析，揭示了南海北海银滩国家级海洋牧场示范区生物群落的时空异质性及跨域生态网络（IDEN）特征。研究发现季节演替与人工鱼礁（ARs）布设共同影响生物与非生物因子，其中季节效应更显著；鉴定出23个关键物种（如Chaetoceros densus、Centropages tenuiremis等）对维持群落稳定性至关重要。该研究为海洋牧场生态效应评估与物种保护提供了新视角。

　　

在全球化渔业资源衰退与近海生态环境退化的背景下，海洋牧场作为生态渔业发展模式备受关注。然而，这种人工干预的生境中，生物群落如何响应环境变化？不同营养级生物间存在怎样的网络关联？这些问题直接关系到海洋牧场的生态功能设计与资源管理效能。中国南海北部湾作为重要渔场和四长棘鲷（Parargyrops edita）种质资源保护区，近年来因人类活动导致水质恶化、栖息地破碎化等问题凸显。尽管已采取海洋牧场建设等措施，但关于人工鱼礁（ARs）布设后生物群落动态及其驱动机制的研究仍属空白。

为填补这一知识缺口，广西北海银滩国家级海洋牧场示范区的科研团队在ARs布设前后（2020年9月与2022年3月）开展了系统性调查。研究采用正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）、冗余分析（RDA）和跨域生态网络分析（IDEN）等方法，首次揭示了该海域生物群落的时空分异规律及其与生境因子的关联，相关成果发表于《Reproduction and Breeding》。

关键技术方法包括：1）基于8个采样站（5个ARs区与3个对照区）的多季节生物与非生物因子同步调查；2）使用OPLS-DA解析群落时空分异特征，结合变量重要性投影（VIP）筛选关键标志物种；3）通过RDA揭示环境因子（如水温WT、盐度Sal、溶解氧DO等）与生物群落的关联；4）采用IDEN分析浮游植物、浮游动物和游泳生物间的网络互作关系，识别核心节点物种。

研究结果

3.1 环境因子特征
数据显示，秋季平均水温（WT）显著高于春季（p<0.05），ARs区略高于对照区。溶解氧（DO）与化学需氧量（COD）呈现显著季节性反转，而ARs区无机氮（IN）显著低于对照区。这表明环境变异主要受季节驱动，ARs的修饰效应尚未充分显现。

3.2 物种组成与丰度
共鉴定115种浮游植物、101种浮游动物和111种游泳生物。硅藻占浮游植物总量的94%，桡足类与浮游幼虫占浮游动物的84.13%。ARs区春季浮游植物丰度（1984 cells/m³
）显著高于对照区（821 cells/m³
），印证了ARs对初级生产力的提升作用。

3.3 生物群落结构
OPLS-DA将群落分为四组（秋ARs/秋对照/春ARs/春对照），Q2>0.5验证模型可靠性。VIP分析筛选出40个浮游植物标志种（如Hemidiscus hardmannianus秋季标志种，Rhizosolenia robusta春季标志种），其分布与WT、Sal、DO等因子显著相关，证实季节演替主导群落重构。

3.4 群落-环境关联
RDA显示，轴1解释63.75%-74.1%的群落变异（季节分离），轴2仅解释8.56%-13.06%（空间分离）。秋季标志种与WT、Sal正相关，春季标志种与DO、COD正相关，揭示环境筛选是群落构建的核心机制。

3.5 生物群落共现关系
IDEN分析发现四层同心圆网络结构，中心环含23个关键物种（如Chaetoceros densus、Centropages tenuiremis等），连接节点数超30。四长棘鲷（P. edita）与10种浮游动物、17种浮游植物存在显著关联，形成两条食物链路径，证实其在网络中的枢纽地位。

结论与意义
该研究首次系统阐明了南海海洋牧场生物群落的时空异质性规律：1）季节演替通过改变WT、DO等因子驱动群落重组，效应强于ARs的空间修饰；2）IDEN揭示关键物种通过捕食、竞争等关系维持网络稳定性，其中P. edita作为种质资源保护对象，其生存策略与浮游生物的级联效应密切相关。研究成果为海洋牧场生态效应评估提供了方法论范式（如IDEN的应用），同时为北部湾渔业资源保护与生态修复提供了理论依据。未来研究需结合稳定同位素或DNA条形码技术进一步验证食物网结构，并关注ARs长期生态效应的累积过程。